智能CAD技术在机械制造中的应用

郭继泉

（山东省淄博市工业学校，山东 淄博 255400）

0 引言

我国工业经济的飞速发展给机械制造企业带来了重要发展机遇，但与此同时也给机械制造企业设计水平和设计质量的快速提升带来了巨大挑战。传统模式下的机械制图方法很难满足当今社会数字化、自动化以及智能化机械制造企业的生产建设需求，因此，机械设计人员应不断加大智能CAD技术在机械零件设计以及机械制造中的应用，为机械制图效率的快速提升奠定坚实的技术基础。与此同时，由于机械制图和机械设计中手工绘图方法所具备的不容忽视的巨大优势，机械制图与智能CAD技术的融合也将是未来机械制造与设计中的重要方向。在此背景下，本文探究智能CAD技术在机械制造中的应用也就具备重要理论意义和现实价值。

1 智能CAD与机械制图的关系

智能CAD和机械制图的关系主要体现在机械制图为智能CAD技术提供基础理论支撑，智能CAD技术则作为机械制图中的重要系统运行软件处理机械制图和工业产品生产制造过程中的现实问题，保证机械制图符合机械制造基本目标。设计人员在利用智能CAD技术进行机械制图时，往往需掌握一定程度的手工绘图知识，其手工绘图技术水平将直接影响智能CAD技术认知水平和实践操作能力。另一方面，智能CAD技术能够大幅度提升机械制图工作效率，改变传统模式下手工制图方式工作量较大、工作时间较长、绘图强度较高以及人为绘图存在的较大误差等诸多问题。通过机械制图的基础理论支撑，利用智能CAD软件或系统进行机械绘图，能够大幅度提高工作效率而降低工作量和工作强度，更可借助智能CAD技术强大的编辑储存功能提高机械制图的准确性，避免图形参数信息丢失而影响机械制图效果。

2 智能CAD技术及其优势

2.1 智能CAD技术

智能CAD技术是通过模拟某一领域专家设计过程，利用单一领域的符号图形等推理技术，解决某一领域特定问题的重要技术，也是近年来迅速发展的全新技术之一。智能CAD系统主要包括基础层、支撑层和应用层三大层次，通过三方面功能的相互配合实现分析功能、运算功能、图形处理功能和数据交换与管理功能等，为某一领域特定问题的解决提供参考。

2.2 智能CAD技术的优势

2.2.1 缩短机械设计周期

智能CAD技术在机械设计与制造中的应用，不仅能够很好地改善机械设计过程中复杂的三维立体造型问题，更能够通过简单模型的组合和集合实体运算功能，构建更加灵活、更加便捷的复杂性三维模型，实体自动生成工业生产制造中的相关线和截交线，不断降低工业产品设计工作的整体工作量，缩短工业设计与制造中产品的生产周期，提高机械设计效率和生产效率。另一方面，智能CAD技术软件应用在设计开发和机械制造方面，能够通过零散部件的重新设计和升级优化，在联系以往工业设计多部件设计参数的基础上，大幅度提升产品设计效率。此外，智能CAD技术还能通过类同变形设计能力，快速进行模型构建，生成全新机械制造产品，便于缩短机械设计周期。

2.2.2 便捷性的零件设计和修正

CAD技术的应用，能够更快捷地对机械产品零件设计信息和参数信息进行修改。智能CAD技术，能够在工业产品已装配条件下重新设计新的机械零部件，利用新零部件替代原有装配零部件方式，替换原有零部件的位置信息和形状信息，实现新部件与整个工业产品三维模型的数据匹配，以此实现全新三维工业产品零件的设计和更新迭代，使新构建的产品零部件适用范围得到大幅度拓宽，也使旧零部件与新零部件间的契合度得到较高提升。通过该方式设计的工业产品零部件，能规避机械产品全新独立性设计可能面临的巨大误差，避免新部件设计后与原部件不相匹配的装配问题。

例如，在工业设计装配环境下，零部件设计可通过实地数据考察，更高效地获取该工业产品周边零部件具体信息，基于该信息设计全新零部件，更好地契合周边零部件参数要求，完成全新零部件的装配设计与装配过程。此外，智能CAD技术还可通过零部件参数修正发挥辅助作用，使零部件通过资源查找后得到原有零部件的设计步骤和设计程序，设计师通过设计命令快速了解工业产品零部件设计过程和设计内容，通过修改某一设计步骤或设计程序参数得到全新零部件，大幅度提升工业产品零件设计和修正的便捷性。

2.3 加强机械产品的技术含量及质量水平

智能CAD技术在机械设计中的应用，更体现于不断加强机械产品的技术含量和质量水平方面。现今社会数字化和信息化的高效融合，能通过智能CAD技术和CIMS组织生产模式得到工业制造产品设计质量的快速提升，智能CAD技术采取有限元受力分析、结构优化等先进设计理念，进一步提高工业设计产品的整体质量。此外，采用智能CAD技术，企业还可利用其完善的数控加工系统，结合CAD、CAM、CAPP等技术方法进行机械零部件的加工，快速得到全新零部件，保证工业产品的设计质量与生产质量。最后，智能CAD技术能够通过提高工业产品形状大小等几何参数信息描述的准确性和便捷度，赋予设计或改良工业零部件对象更详细的参数信息，实现待设计或待改良对象几何形状甚至参数等的准确描述，全面凸显设计师设计意图。

2.4 可促进机械人员有效发挥自身能力

智能CAD技术的应用，能够快速促进机械设计人员自身能动性的充分发挥。在机械产品设计和制造过程中，设计师可针对机械产品设计进行思考，结合机械设计模式、设计参数、产品结构、产品性能甚至产品适用范围等诸多内容的基础上，按照全新工业产品设计目标、设计主题形成较完整的工业产品设计模式，在脑海中体现设计产品的整体框架和结构后，根据该结构构思探讨设计意图是否能在工业产品设计与制造过程中得到充分实现。因此，产品设计师往往需深入分析已有设计构思和设计模型，确认设计模型的可行性和现实可操作性，因此，诸多机械设计师往往在最初始设计阶段将更多精力投放于工业产品的设计可行性和实践操作性中，忽视了初始设计方案的优化。利用智能CAD技术，能够有效转变工业设计师的设计观念和传统设计关注点，将设计师目光吸引到设计构思和设计优化方面，避免设计师在设计模型表达和设计模型实现方面付出过多精力，使设计师设计理念得到充分保障，为设计产品的可扩展性设计提供支撑。

3 智能CAD技术在机械制造中的应用

3.1 在机械绘图中的运用

智能CAD技术在机械制造中的应用可体现在机械设计绘图中，机械设计绘图是机械设计与制造的关键内容，绘图的准确性及参数标注的准确性直接决定着机械设计产品质量和设计水平，是整个机械设计与制造产业的重中之重。传统机械设计在机械绘图时，往往需机械设计工程师大量的手绘和精巧构思，实际工作量大且效率低，很容易导致人为误差出现而影响机械设计产业产品设计的整体进度。智能CAD技术在机械设计绘图中的应用，能通过智能CAD软件中的任意编辑、修改和检查功能，使设计师通过该软件提升机械产品设计图精确性。同时，机械设计师还可利用该软件对产品对象尺寸、厚度甚至其他参数进行及时调整与修改，不断优化产品设计图，也可利用CAD软件进行文字编辑和备注等工作，辅助机械设计绘图过程，不断提升其绘图质量和绘图效率。

3.2 对符号及图形的使用

智能CAD技术在机械制造中的应用，也体现在机械产品符号使用和图形使用方面。众所周知，在机械产品设计和制造过程中，往往以某些特定符号或特定图形代表工业产品设计中的某零部件或某零部件的部分特性，起到简化设计图和设计内容的作用。利用智能CAD技术辅助机械产品设计，能通过标准化的符号或图形运用，利用表格编制图形、符号与对应机械零部件或对应零部件参数间的联系建立数据库，便于工业产品设计图使用者快速了解设计师设计意图，充分掌握该工业产品图形和符号特征，避免不同设计人员在同一工业产品设计过程中由于符号或图形阐述不准确而造成的误差。

3.3 在机械设计建模中的运用

智能CAD技术在机械产品设计与制造中的应用，更进一步体现于机械设计和建模中。三维建模是机械产品数字化制造和智能化生产的关键一步，更是机械设计工程师设计质量体现的重要内容，对机械产品设计优化和升级改良有着重大意义。利用智能CAD技术，可借助软件的三维建模功能，不断提高机械产品设计效率和制造效率。同时，三维建模技术中实体模型、线框模型、剖面图、平面图甚至立面图等的应用，能通过转化传统的单纯二维模型为三维模型方式，快速得到工业产品设计全方位参数信息，为设计优化和产品改良提供支撑。此外，智能CAD技术软件中包含圆柱体、圆锥体、立方体、曲面体等诸多标准建模体系，设计师在进行产品设计与制造时，可将该类模型体系进行分解和组装，完成部分工业产品的三维建模任务，大幅度简化传统建模程序以提升工业设计和制造水平。

例如，在汽车设计与制造过程中，为避免汽车覆盖模具质量误差而造成的汽车实体模型误差，导致汽车覆盖模具返工而浪费大量时间、人力、物力成本，设计师可采用智能CAD技术对汽车覆盖模具设计制造进行三维建模，通过对比设计图和实际三维模型，不断完善汽车设计制造过程中覆盖模具信息参数，避免模具返工而造成的成本浪费，提高汽车生产制造效率。

4 结论

总而言之，在工业生产与机械制造中，利用智能CAD技术，不仅对提升工业生产和制造效率有着重要意义，更能够大幅度简化整个工业机械生产制造过程，实现工业社会发展中机械制造技术和制造水平的提升，为机械数字化、智能化和自动化，甚至机械零件制造标准化、精细化等打下扎实的基础，使我国机械制造产业市场竞争力得到大幅度提升。